第四章 原子结构和波粒二象性（单元测试 ·提升卷）物理人教版选择性必修第三册

2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元检测卷 第四章·素养提升 一、选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D D D C C D B CD AC BC 二、实验题：本题共2小题，共15分。 11． (1) ABC（2分） (2) （2分） (3)C （2分） 12．(1)正（3分）；(2)BD（3分）；(3)小于（3分） 三、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．解：（1）α粒子的动能转化为电势能（1分） （2分） 解得（1分） （2）由题意确定氢原子质量为（1分） 光子动量为（1分） 由动量守恒确定氢原子速度（1分） 解得（1分） 氢原子的动能为（2分） 远远小于辐射出光子的能量，所以在氢原子辐射中可以忽略原子动能。 14．解：（1）当在、之间电势差为时，电流表示数恰好为零，根据动能定理有（2分） 解得（1分） （2）根据光电效应方程有 （2分） 又（1分） 解得（1分） （3）光电子的最大初速度记为v0，根据动能定理有（1分） 电源正负极对调后，对于初速度方向是竖直方向的光电子，做类平抛运动 在竖直方向上有（1分） 在水平方向上有（1分） 根据牛顿第二定律有 （1分） 则金属网N能接收到光电子的区域面积S，则（1分） 解得（1分） 15．解：（1）设电子在轨道上运动的速度大小为，根据牛顿第二定律有 （1分） 电子在轨道运动的动能 （1分） 电子在轨道运动的势能 （1分） 氢原子的能量即动能和势能之和 （1分） （2）质子做匀加速运动，由动能定理得 （1分） 解得 （1分） 由动量守恒定律和能量守恒定律得 ，（1分）（1分） 解得 ， 质子再做匀减速运动，要出现电流脉冲则满足 （1分） 解得 （1分） （3）由动量守恒定律和能量守恒定律得 （1分），（1分） 当（1分）时，损失的能量最多 （1分） 由 （1分） 解得 （1分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元检测卷 第四章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．图中“测温枪”能将接收到的人体热辐射转换成温度显示，已知人体热辐射与黑体辐射规律相似。若人因病发烧，则病人热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是（　　） A．I减小，λ增大 B．I减小，λ减小 C．I增大，λ增大 D．I增大，λ减小 2．英国物理学家G·P·汤姆孙曾在实验中让静止的电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示的图样，则下列说法正确的是（    ） A．该图样为电子的干涉图样 B．该图样说明了电子具有粒子性 C．加速电压越大，图示现象越明显 D．加速电压越大，加速后粒子对应的物质波的波长越短 3．物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验被评为“十大最美物理实验”之一，从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明（　　） A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性 C．微观粒子本质是一种电磁波 D．微观粒子具有波动性 4．如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（　　） A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 B．大多数α粒子几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小 D．α粒子经过a、b两点时动能相等 5．用如图所示的实验装置进行光电效应实验，实验采用蓝光照射光电管阴极K，灵敏喇叭发出声音。已知光电流越大喇叭发出的声音越响，则下列关于该实验的说法正确的是（　　） A．仅改用黄光照射阴极K，则喇叭也一定能响 B．仅让滑片P向右移动，则声音一定会越响 C．仅增大该蓝光的光强，则声音一定会越响 D．仅将电源的极性互换，则喇叭也一定能响 6．图甲是研究光电效应规律的电路图，用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律，普朗克常量h=6.63×10−34J⋅s，元电荷e=1.6×10−19C，真空中的光速c=3.0×108m/s，下列说法正确的是（　　） A．当UAK足够大时，阴极每秒钟发射的光电子数为4.0×1011个 B．光电子飞出阴极K时的最大动能为9.6×10−19J C．该阴极材料的截止频率为4.6×1013Hz D．该阴极材料的极限波长为0.66μm 7．1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成的，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，反氢原子能级图如图所示。已知可见光光子的能量范围为1.61~3.10eV。根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A．反氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级放出的光子是可见光光子 B．处于基态的反氢原子的电离能是13.6eV C．反氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁时发出的光属于红外线 D．若处于某个激发态的大量反氢原子只发出λ1，λ2，λ3三种波长的光，若λ1>λ2>λ3，则有（λ1−λ2）λ3=λ1λ2 8．下列关于近代物理的四幅图，说法正确的是（　　） A．图甲，卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 B．图乙，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出10种不同频率的光子 C．图丙，电子束穿过铝箔后产生了衍射，说明电子具有波动性 D．图丁，用黄光照射某金属发生了光电效应，现用蓝光照射一定能发生光电效应 9．光电效应的发现，开启了人类对光、电转化的研究，相继出现了照相机、摄像机等电子设备。在研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，产生光电子的最大初动能Ek与入射光波长λ的关系如图所示，图像与横轴交点为λ0，为图像的渐近线，已知真空中光速为c，元电荷为e，则（　　） A．普朗克常量为 B．普朗克常量为 C．当时，遏止电压为 D．当时，遏止电压为 10．氢原子能级如图甲所示。一群处于n=4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．b光的频率小于c光的频率 B．阴极K材料的逸出功为5.75eV C．图中M点的数值为-6.34 D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共15分。 11．（6分）美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如下图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负㫣悬浮在两板间保持静止． （1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有 ； A．油滴质量    B．两板间的电压    C．两板间的距离d    D．两板的长度 （2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量 （已知重力加速度为）； （3）在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的 倍（填：A奇数倍；B偶数倍；C整数倍），这个最小电荷量被认为是元电荷 12．（9分）如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M。 (1)示意图中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的极 （填“正”或“负”）。 (2)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是______。 A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大 C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变 D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大 (3)已知用光照强度为的a光和光照强度为的b光照射该光电管，分别产生的光电流I随电源电压U的关系如图中曲线所示（其中电源按（1）问连接时电压为正），且在电源电压和入射光频率确定时，光电流与光照强度成正比。则a光的频率b光的频率 （填“大于”“小于”“等于”或“无法比较”）。 三、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）碰撞、反冲是十分普遍的现象，科学家们往往通过对这些现象的研究能了解微观粒子的结构与性质。 (1)在物理学史上，用α粒子散射实验估测了原子核的半径。如图所示，一个从很远处以速度v0运动的α粒子与金原子核发生正碰，可认为金原子核始终静止，α粒子离金原子核最近的距离等于金原子核的半径。已知α粒子的质量为m，电荷量为2e，金原子核的质量为M，电荷量为79e，取无穷远电势为零，两点电荷q1、q2相距为r时的电势能表达式为。估算金原子核的半径r0。 (2)根据玻尔原子理论，一个静止氢原子从n=2能级（E2=-3.4eV）向基态（E1=-13.6eV）跃迁的过程中会辐射出一个光子，它的频率ν0满足：hν0=E2-E1。某同学提出质疑：向外辐射的光子具有动量，根据动量守恒定律，氢原子会发生反冲而具有动能，因此需对求解的频率ν0进行修正。已知氢原子质量为m且mc2≈9.3×108eV，请结合数据推导说明“在氢原子辐射问题中忽略原子动能”的合理性。 14．（13分）如图所示，真空中足够大的锌板M和金属网N竖直正对平行放置，接入电路中。用一波长为的细光束照射锌板M的中心，会不停地向右侧各个方向逸出电子，当M、N之间电势差为时，电流表示数恰好为零。已知MN之间的水平距离为，电子的电荷量为，光速为，普朗克常量为，不计电子间的相互作用。求： (1)光电子的最大初动能； (2)锌的逸出功； (3)若将电源正负极对调，当M、N之间电势差为时，金属网N能接收到光电子的区域面积S。 15.（16分）在量子力学诞生以前，玻尔提出了原子结构假说，建构了原子模型：电子在库仑引力作用下绕原子核做匀速圆周运动时，原子只能处于一系列不连续的能量状态中（定态），原子在各定态所具有的能量值叫做能级，不同能级对应于电子的不同运行轨道。电荷量为的点电荷A固定在真空中，将一电荷量为的点电荷从无穷远移动到距A为的过程中，库仑力做功。在弗兰克一赫兹实验中，电子碰撞原子，原子吸收电子的动能从低能级跃迁到高能级。假设改用质子碰撞氢原子来实现氢原子的能级跃迁，实验装置如图所示。紧靠电极A的点处的质子经电压为的电场加速后，进入两金属网电极B和C之间的等势区。在区质子与静止的氢原子发生碰撞，氢原子吸收能量由基态跃迁到激发态。质子在碰撞后继续运动进入减速区，若质子能够到达电极D，则在电流表上可以观测到电流脉冲。已知电子质量为，质子质量与氢原子质量均为，元电荷为、静电力常量为、普朗克常量为，规定无穷远处电势能为零。忽略质子在点时的初速度，质子和氢原子只发生一次正碰。 （1）若已知电子运行在半径为的轨道上，请根据玻尔原子模型，求电子的动能及氢原子系统的能级； （2）假定质子和氢原子碰撞时，质子初动能的被氢原子吸收用于能级跃迁。要出现电流脉冲，求CD间电压的最大值； （3）要使碰撞后氢原子从基态（半径为）跃迁到第一激发态（半径为），求的最小值。 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元检测卷 第四章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．图中“测温枪”能将接收到的人体热辐射转换成温度显示，已知人体热辐射与黑体辐射规律相似。若人因病发烧，则病人热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是（　　） A．I减小，λ增大 B．I减小，λ减小 C．I增大，λ增大 D．I增大，λ减小 2．英国物理学家G·P·汤姆孙曾在实验中让静止的电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示的图样，则下列说法正确的是（    ） A．该图样为电子的干涉图样 B．该图样说明了电子具有粒子性 C．加速电压越大，图示现象越明显 D．加速电压越大，加速后粒子对应的物质波的波长越短 3．物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验被评为“十大最美物理实验”之一，从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明（　　） A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性 C．微观粒子本质是一种电磁波 D．微观粒子具有波动性 4．如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（　　） A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 B．大多数α粒子几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小 D．α粒子经过a、b两点时动能相等 5．用如图所示的实验装置进行光电效应实验，实验采用蓝光照射光电管阴极K，灵敏喇叭发出声音。已知光电流越大喇叭发出的声音越响，则下列关于该实验的说法正确的是（　　） A．仅改用黄光照射阴极K，则喇叭也一定能响 B．仅让滑片P向右移动，则声音一定会越响 C．仅增大该蓝光的光强，则声音一定会越响 D．仅将电源的极性互换，则喇叭也一定能响 6．图甲是研究光电效应规律的电路图，用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律，普朗克常量h=6.63×10−34J⋅s，元电荷e=1.6×10−19C，真空中的光速c=3.0×108m/s，下列说法正确的是（　　） A．当UAK足够大时，阴极每秒钟发射的光电子数为4.0×1011个 B．光电子飞出阴极K时的最大动能为9.6×10−19J C．该阴极材料的截止频率为4.6×1013Hz D．该阴极材料的极限波长为0.66μm 7．1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成的，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，反氢原子能级图如图所示。已知可见光光子的能量范围为1.61~3.10eV。根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A．反氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级放出的光子是可见光光子 B．处于基态的反氢原子的电离能是13.6eV C．反氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁时发出的光属于红外线 D．若处于某个激发态的大量反氢原子只发出λ1，λ2，λ3三种波长的光，若λ1>λ2>λ3，则有（λ1−λ2）λ3=λ1λ2 8．下列关于近代物理的四幅图，说法正确的是（　　） A．图甲，卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 B．图乙，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出10种不同频率的光子 C．图丙，电子束穿过铝箔后产生了衍射，说明电子具有波动性 D．图丁，用黄光照射某金属发生了光电效应，现用蓝光照射一定能发生光电效应 9．光电效应的发现，开启了人类对光、电转化的研究，相继出现了照相机、摄像机等电子设备。在研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，产生光电子的最大初动能Ek与入射光波长λ的关系如图所示，图像与横轴交点为λ0，为图像的渐近线，已知真空中光速为c，元电荷为e，则（　　） A．普朗克常量为 B．普朗克常量为 C．当时，遏止电压为 D．当时，遏止电压为 10．氢原子能级如图甲所示。一群处于n=4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．b光的频率小于c光的频率 B．阴极K材料的逸出功为5.75eV C．图中M点的数值为-6.34 D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共15分。 11．（6分）美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如下图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负㫣悬浮在两板间保持静止． （1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有 ； A．油滴质量    B．两板间的电压    C．两板间的距离d    D．两板的长度 （2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量 （已知重力加速度为）； （3）在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的 倍（填：A奇数倍；B偶数倍；C整数倍），这个最小电荷量被认为是元电荷 12．（9分）如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M。 (1)示意图中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的极 （填“正”或“负”）。 (2)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是______。 A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大 C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变 D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大 (3)已知用光照强度为的a光和光照强度为的b光照射该光电管，分别产生的光电流I随电源电压U的关系如图中曲线所示（其中电源按（1）问连接时电压为正），且在电源电压和入射光频率确定时，光电流与光照强度成正比。则a光的频率b光的频率 （填“大于”“小于”“等于”或“无法比较”）。 三、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）碰撞、反冲是十分普遍的现象，科学家们往往通过对这些现象的研究能了解微观粒子的结构与性质。 (1)在物理学史上，用α粒子散射实验估测了原子核的半径。如图所示，一个从很远处以速度v0运动的α粒子与金原子核发生正碰，可认为金原子核始终静止，α粒子离金原子核最近的距离等于金原子核的半径。已知α粒子的质量为m，电荷量为2e，金原子核的质量为M，电荷量为79e，取无穷远电势为零，两点电荷q1、q2相距为r时的电势能表达式为。估算金原子核的半径r0。 (2)根据玻尔原子理论，一个静止氢原子从n=2能级（E2=-3.4eV）向基态（E1=-13.6eV）跃迁的过程中会辐射出一个光子，它的频率ν0满足：hν0=E2-E1。某同学提出质疑：向外辐射的光子具有动量，根据动量守恒定律，氢原子会发生反冲而具有动能，因此需对求解的频率ν0进行修正。已知氢原子质量为m且mc2≈9.3×108eV，请结合数据推导说明“在氢原子辐射问题中忽略原子动能”的合理性。 14．（13分）如图所示，真空中足够大的锌板M和金属网N竖直正对平行放置，接入电路中。用一波长为的细光束照射锌板M的中心，会不停地向右侧各个方向逸出电子，当M、N之间电势差为时，电流表示数恰好为零。已知MN之间的水平距离为，电子的电荷量为，光速为，普朗克常量为，不计电子间的相互作用。求： (1)光电子的最大初动能； (2)锌的逸出功； (3)若将电源正负极对调，当M、N之间电势差为时，金属网N能接收到光电子的区域面积S。 15.（16分）在量子力学诞生以前，玻尔提出了原子结构假说，建构了原子模型：电子在库仑引力作用下绕原子核做匀速圆周运动时，原子只能处于一系列不连续的能量状态中（定态），原子在各定态所具有的能量值叫做能级，不同能级对应于电子的不同运行轨道。电荷量为的点电荷A固定在真空中，将一电荷量为的点电荷从无穷远移动到距A为的过程中，库仑力做功。在弗兰克一赫兹实验中，电子碰撞原子，原子吸收电子的动能从低能级跃迁到高能级。假设改用质子碰撞氢原子来实现氢原子的能级跃迁，实验装置如图所示。紧靠电极A的点处的质子经电压为的电场加速后，进入两金属网电极B和C之间的等势区。在区质子与静止的氢原子发生碰撞，氢原子吸收能量由基态跃迁到激发态。质子在碰撞后继续运动进入减速区，若质子能够到达电极D，则在电流表上可以观测到电流脉冲。已知电子质量为，质子质量与氢原子质量均为，元电荷为、静电力常量为、普朗克常量为，规定无穷远处电势能为零。忽略质子在点时的初速度，质子和氢原子只发生一次正碰。 （1）若已知电子运行在半径为的轨道上，请根据玻尔原子模型，求电子的动能及氢原子系统的能级； （2）假定质子和氢原子碰撞时，质子初动能的被氢原子吸收用于能级跃迁。要出现电流脉冲，求CD间电压的最大值； （3）要使碰撞后氢原子从基态（半径为）跃迁到第一激发态（半径为），求的最小值。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元检测卷 第四章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．图中“测温枪”能将接收到的人体热辐射转换成温度显示，已知人体热辐射与黑体辐射规律相似。若人因病发烧，则病人热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是（　　） A．I减小，λ增大 B．I减小，λ减小 C．I增大，λ增大 D．I增大，λ减小 【答案】D 【详解】人发烧，体温升高，则病人热辐射强度I 增大，其极大值对应的波长λ减小。 故选D。 2．英国物理学家G·P·汤姆孙曾在实验中让静止的电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示的图样，则下列说法正确的是（    ） A．该图样为电子的干涉图样 B．该图样说明了电子具有粒子性 C．加速电压越大，图示现象越明显 D．加速电压越大，加速后粒子对应的物质波的波长越短 【答案】D 【详解】A．该图样为电子的衍射图样，A错误； B．该图样说明了电子具有波动性，B错误； CD．根据，则加速电压越大，电子获得的动能越大，动量越大，由可知，动量越大，波长越短，则图示现象越不明显，C错误，D正确。 故选D。 3．物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验被评为“十大最美物理实验”之一，从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明（　　） A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性 C．微观粒子本质是一种电磁波 D．微观粒子具有波动性 【答案】D 【详解】干涉是波所特有的现象，电子的双缝干涉说明微观粒子具有波动性。 故选D。 4．如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（　　） A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 B．大多数α粒子几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小 D．α粒子经过a、b两点时动能相等 【答案】C 【详解】A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，故A错误； B．根据α粒子散射现象可知，大多数粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故B错误； C．粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知α粒子从a经过b运动到c的过程中电场力先做负功后做正功，所以粒子的电势能先增大后减小，故C正确； D．由于α粒子从a运动到b的过程中电场力做负功，则动能减小，故D错误。 故选C。 5．用如图所示的实验装置进行光电效应实验，实验采用蓝光照射光电管阴极K，灵敏喇叭发出声音。已知光电流越大喇叭发出的声音越响，则下列关于该实验的说法正确的是（　　） A．仅改用黄光照射阴极K，则喇叭也一定能响 B．仅让滑片P向右移动，则声音一定会越响 C．仅增大该蓝光的光强，则声音一定会越响 D．仅将电源的极性互换，则喇叭也一定能响 【答案】C 【详解】A．蓝光的频率高于黄光，由题可知蓝光发生光电效应，故阴极K的截止频率低于蓝光频率，但是黄光的频率与阴极K的截止频率大小未知，故喇叭不一定响，故A错误； B．滑片P向右移动通常是增大光电管两端的正向电压；当电压增大到一定值后，光电流达到饱和，此时再增大电压，光电流不再增加，故光电流不一定增大，故声音不一定会越响，故B错误； C．增大蓝光光强一定会增大光电流，因此声音一定会越响，故C正确； D．若仅将电源的极性互换，光电管加反向电压时可能不会形成光电流，喇叭可能不会发出声音，故D错误。 故选C。 6．图甲是研究光电效应规律的电路图，用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律，普朗克常量h=6.63×10−34J⋅s，元电荷e=1.6×10−19C，真空中的光速c=3.0×108m/s，下列说法正确的是（　　） A．当UAK足够大时，阴极每秒钟发射的光电子数为4.0×1011个 B．光电子飞出阴极K时的最大动能为9.6×10−19J C．该阴极材料的截止频率为4.6×1013Hz D．该阴极材料的极限波长为0.66μm 【答案】D 【详解】A．由题图可知，饱和电流为0.64μA，则阴极每秒钟发射的光电子数，故A错误； B．由题图可知，发生光电效应时的遏止电压为0.6V，所以光电子的最大初动能，故B错误； CD．根据光电效应方程有 又 代入数据得ν0=4.55×1014Hz，λ0=0.66μm，故C错误，D正确。 故选D。 7．1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成的，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，反氢原子能级图如图所示。已知可见光光子的能量范围为1.61~3.10eV。根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A．反氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级放出的光子是可见光光子 B．处于基态的反氢原子的电离能是13.6eV C．反氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁时发出的光属于红外线 D．若处于某个激发态的大量反氢原子只发出λ1，λ2，λ3三种波长的光，若λ1>λ2>λ3，则有（λ1−λ2）λ3=λ1λ2 【答案】B 【详解】A．反氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级放出的光子能量为 不在可见光范围内，故A错误； B．处于基态的反氢原子的电离能是13.6eV，故B正确； C．反氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量为 小于可见光的光子能量，但不一定属于红外光，故C错误； D．若只能发出三种频率的光，则处于n=3能级，故λ1对应从n=3到n=2，λ2对应从n=2到n=1，λ3对应从n=3到n=1，由跃迁条件可知 整理得λ1λ2=λ3（λ1+λ2），故D错误。 故选B。 8．下列关于近代物理的四幅图，说法正确的是（　　） A．图甲，卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 B．图乙，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出10种不同频率的光子 C．图丙，电子束穿过铝箔后产生了衍射，说明电子具有波动性 D．图丁，用黄光照射某金属发生了光电效应，现用蓝光照射一定能发生光电效应 【答案】CD 【详解】A．卢瑟福通过分析图甲的粒子散射实验结果，提出了原子核式结构模型，故A错误； B．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出4种不同频率的光子，故B错误； C．图丙是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，故C正确； D．蓝光频率大于黄光频率，若用黄光照射某金属发生了光电效应，现用蓝光照射一定也能发生光电效应，故D正确。 故选CD。 9．光电效应的发现，开启了人类对光、电转化的研究，相继出现了照相机、摄像机等电子设备。在研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，产生光电子的最大初动能Ek与入射光波长λ的关系如图所示，图像与横轴交点为λ0，为图像的渐近线，已知真空中光速为c，元电荷为e，则（　　） A．普朗克常量为 B．普朗克常量为 C．当时，遏止电压为 D．当时，遏止电压为 【答案】AC 【详解】AB．根据爱因斯坦光电效应方程 又因为 解得 当时， 当时，，则 解得，故A正确，B错误； CD．根据 ，，， 根据动能定理得 解得，故C正确，D错误。 故选AC。 10．氢原子能级如图甲所示。一群处于n=4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．b光的频率小于c光的频率 B．阴极K材料的逸出功为5.75eV C．图中M点的数值为-6.34 D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大 【答案】BC 【详解】A．根据图丙可知，b光的遏止电压大于c光的遏止电压，由于 可知，b光的频率大于c光的频率，故A错误； B．从跃迁回基态过程中，共能辐射出6种频率的光，其中频率最高的三条为能极差最大的三条，分别为、，，由于只能得到3条电流随电压变化的图线，表明只有这三种能量最强的光能够使阴极K发生光电效应现象，根据图丙可知，a光的遏止电压在三种光中最大，最大值为7V，结合上述可知，a光的频率最大，即光子能量最大，a光是从4能级跃迁至1能级产生，则有 根据 解得 故B正确； C．结合上述可知，b光是从3能级跃迁至1能级产生，则有 根据 解得 故C正确； D．根据图乙可知，A极电势比K极电势高，A、K间为加速电压，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流先增大，当达到饱和电流后，电流保持不变，即电流表的示数不是持续增大，故D错误。 故选BC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共15分。 11．（6分）美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如下图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负㫣悬浮在两板间保持静止． （1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有 ； A．油滴质量    B．两板间的电压    C．两板间的距离d    D．两板的长度 （2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量 （已知重力加速度为）； （3）在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的 倍（填：A奇数倍；B偶数倍；C整数倍），这个最小电荷量被认为是元电荷 【答案】 (1) ABC (2) (3)C 【详解】（2）[2]平行板电容器间的电场为匀强电场，液滴处于静止状态，所以电场力与重力平衡即 可得 （1）[1]由（2）中分析可知要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有油滴质量、两板间的电压、两板间的距离d。 故选ABC； （3）[3]在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷。 故选C。 12．（9分）如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M。 (1)示意图中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的极 （填“正”或“负”）。 (2)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是______。 A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大 C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变 D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大 (3)已知用光照强度为的a光和光照强度为的b光照射该光电管，分别产生的光电流I随电源电压U的关系如图中曲线所示（其中电源按（1）问连接时电压为正），且在电源电压和入射光频率确定时，光电流与光照强度成正比。则a光的频率b光的频率 （填“大于”“小于”“等于”或“无法比较”）。 【答案】(1)正；(2)BD；(3)小于 【详解】（1）为了能够吸收更多的光电子，阳极A应该带正电，即a端应是电源的正极。 （2）A．根据光电效应方程：，光电子最大初动能和光的强度无关，故A错误； B．在入射光的频率不变的情况下，入射光的强度越大，光子数越多，能够打出的光电子就越多，形成的光电流越大，故B正确； CD．由光电效应方程：，入射光的频率越大，光电子最大初动能越大，故C错误，D正确。 故选BD。 （3）I-U图像在横坐标的截距为截止电压，由 可知，入射光的频率越大，截止电压越大，由I-U图像可知，a光的频率小于b光的频率。 三、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）碰撞、反冲是十分普遍的现象，科学家们往往通过对这些现象的研究能了解微观粒子的结构与性质。 (1)在物理学史上，用α粒子散射实验估测了原子核的半径。如图所示，一个从很远处以速度v0运动的α粒子与金原子核发生正碰，可认为金原子核始终静止，α粒子离金原子核最近的距离等于金原子核的半径。已知α粒子的质量为m，电荷量为2e，金原子核的质量为M，电荷量为79e，取无穷远电势为零，两点电荷q1、q2相距为r时的电势能表达式为。估算金原子核的半径r0。 (2)根据玻尔原子理论，一个静止氢原子从n=2能级（E2=-3.4eV）向基态（E1=-13.6eV）跃迁的过程中会辐射出一个光子，它的频率ν0满足：hν0=E2-E1。某同学提出质疑：向外辐射的光子具有动量，根据动量守恒定律，氢原子会发生反冲而具有动能，因此需对求解的频率ν0进行修正。已知氢原子质量为m且mc2≈9.3×108eV，请结合数据推导说明“在氢原子辐射问题中忽略原子动能”的合理性。 【答案】(1)；(2)见解析 【详解】（1）α粒子的动能转化为电势能 解得 （2）由题意确定氢原子质量为 光子动量为 由动量守恒确定氢原子速度 解得 氢原子的动能为 远远小于辐射出光子的能量，所以在氢原子辐射中可以忽略原子动能。 14．（13分）如图所示，真空中足够大的锌板M和金属网N竖直正对平行放置，接入电路中。用一波长为的细光束照射锌板M的中心，会不停地向右侧各个方向逸出电子，当M、N之间电势差为时，电流表示数恰好为零。已知MN之间的水平距离为，电子的电荷量为，光速为，普朗克常量为，不计电子间的相互作用。求： (1)光电子的最大初动能； (2)锌的逸出功； (3)若将电源正负极对调，当M、N之间电势差为时，金属网N能接收到光电子的区域面积S。 【答案】(1)；(2)；(3) 【详解】（1）当在、之间电势差为时，电流表示数恰好为零，根据动能定理有 解得 （2）根据光电效应方程有 又 解得 （3）光电子的最大初速度记为v0，根据动能定理有 电源正负极对调后，对于初速度方向是竖直方向的光电子，做类平抛运动 在竖直方向上有 在水平方向上有 根据牛顿第二定律有 则金属网N能接收到光电子的区域面积S，则 解得 15.（16分）在量子力学诞生以前，玻尔提出了原子结构假说，建构了原子模型：电子在库仑引力作用下绕原子核做匀速圆周运动时，原子只能处于一系列不连续的能量状态中（定态），原子在各定态所具有的能量值叫做能级，不同能级对应于电子的不同运行轨道。电荷量为的点电荷A固定在真空中，将一电荷量为的点电荷从无穷远移动到距A为的过程中，库仑力做功。在弗兰克一赫兹实验中，电子碰撞原子，原子吸收电子的动能从低能级跃迁到高能级。假设改用质子碰撞氢原子来实现氢原子的能级跃迁，实验装置如图所示。紧靠电极A的点处的质子经电压为的电场加速后，进入两金属网电极B和C之间的等势区。在区质子与静止的氢原子发生碰撞，氢原子吸收能量由基态跃迁到激发态。质子在碰撞后继续运动进入减速区，若质子能够到达电极D，则在电流表上可以观测到电流脉冲。已知电子质量为，质子质量与氢原子质量均为，元电荷为、静电力常量为、普朗克常量为，规定无穷远处电势能为零。忽略质子在点时的初速度，质子和氢原子只发生一次正碰。 （1）若已知电子运行在半径为的轨道上，请根据玻尔原子模型，求电子的动能及氢原子系统的能级； （2）假定质子和氢原子碰撞时，质子初动能的被氢原子吸收用于能级跃迁。要出现电流脉冲，求CD间电压的最大值； （3）要使碰撞后氢原子从基态（半径为）跃迁到第一激发态（半径为），求的最小值。 【答案】（1），；（2）；（3） 【详解】（1）设电子在轨道上运动的速度大小为，根据牛顿第二定律有 电子在轨道运动的动能 电子在轨道运动的势能 氢原子的能量即动能和势能之和 （2）质子做匀加速运动，由动能定理得 解得 由动量守恒定律和能量守恒定律得 ， 解得 ， 质子再做匀减速运动，要出现电流脉冲则满足 解得 （3）由动量守恒定律和能量守恒定律得 ， 当时，损失的能量最多 由 解得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $